让恒星发光的原理
原子核都带正电而相互排斥，但在极高温度和压力下，它们能越过这道屏障，被强核力结合在一起。生成的原子核比原来两个核的总质量略轻，差额按照爱因斯坦的E=mc²转化为能量。1920年阿瑟·爱丁顿提出氢聚变是太阳的能量来源，1939年汉斯·贝特计算出恒星内部的聚变反应路径，后来获得诺贝尔奖。太阳核心约1500万℃，依靠巨大的引力压力实现聚变。比铁重的元素主要在超新星爆发和中子星并合中形成。
在地球上造一颗恒星
地球上没有太阳那样的引力，必须把燃料加热到1亿℃以上。约束这种高温等离子体主要有两种方法：20世纪50年代苏联发明的环形“托卡马克”用强磁场把等离子体悬浮约束起来；美国国家点火装置（NIF）则用192束激光瞬间压缩燃料靶丸，即“惯性约束”。2022年12月，NIF输入2.05兆焦激光能量，获得3.15兆焦聚变能量，首次实现“点火”。中国合肥的全超导托卡马克EAST在2025年1月创下高约束模等离子体稳态运行1066秒的纪录，韩国KSTAR也于2024年将1亿℃等离子体维持了48秒。
聚变发电的挑战
聚变燃料氘可从海水中提取，反应不排放二氧化碳，且与核裂变发电不同，不存在链式反应失控，长寿命放射性废物也少得多，因此被视为碳中和时代的“终极能源”。但NIF的点火能量仍远低于整套激光装置的耗电量，耐中子辐照材料、稀缺氚的自持增殖等难题尚未解决。由欧盟、中国、美国、韩国等七方在法国建造的国际热核聚变实验堆ITER于2024年调整计划，目标2034年开始运行、2039年开展全面氘氚实验，一些私营初创公司也宣称要在2030年代建成示范堆。
常见问题
- 核聚变和核裂变（核电）有什么区别？
- 核裂变是铀等重核分裂释放能量，核聚变是轻核结合释放能量。核聚变不会发生链式反应失控，长寿命放射性废物也少得多。
- 核聚变发电什么时候能商用？
- 预测不一，各国公共路线图大多以2050年前后并网供电为目标。部分私营企业宣称2030年代实现，但仍有待验证。
来源核查日期：2026-10-26
参考文献
- Bethe, H. A. (1939). Energy production in stars. Physical Review, 55(5), 434–456.
- Abu-Shawareb, H., et al. (Indirect Drive ICF Collaboration) (2024). Achievement of target gain larger than unity in an inertial fusion experiment. Physical Review Letters, 132, 065102.
- ITER Organization (2024). ITER Research Plan and baseline update. iter.org.